Электрофизические характеристики и структурно-фазовый состав наноразмерных структур в системе Ga2Se3/GaAs

Стародубцев, Александр Александрович

Электрофизические характеристики и структурно-фазовый состав наноразмерных структур в системе Ga2Se3/GaAs тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Стародубцев, Александр Александрович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Воронеж МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.10 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Электрофизические характеристики и структурно-фазовый состав наноразмерных структур в системе Ga2Se3/GaAs»

Автореферат диссертации на тему "Электрофизические характеристики и структурно-фазовый состав наноразмерных структур в системе Ga2Se3/GaAs"

На правах рукописи

СТАРОДУБЦЕВ Александр Александрович^

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЙ СОСТАВ НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР В СИСТЕМЕ

СагБез/СаАв

Специальность 01.04.10 - «физика полупроводников»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Воронеж - 2006

Работа выполнена в Воронежской государственной технологической академии.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор

Безрядин Николай Николаевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Терехов Владимир Андреевич

кандидат физико-математических наук Ровинский Александр Павлович

Ведущая организация: Физико-технический институт имени А.Ф.

Иоффе РАН, г. Санкт-Петербург

Защита состоится «21 » декабря 2006 г. в 1700 часов в ауд. № 435 на заседании диссертационного совета Д.212.038.10 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская площадь, I.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан « 20 » ноября 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.К. МАРШАКОВ

горб А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Использование полупроводниковых гегероструктур в современной микроэлектронике дает возможность решить проблему управления фундаментальными параметрами в полупроводниковых кристаллах и приборах: шириной запрещенной зоны, эффективными массами носителей и их подвижностями, показателем преломления, электронным энергетическим спектром и т.д. Однако их использование ограничено проблемой получения совершенных поверхностей и границ раздела. Кроме того, электронные процессы, протекающие вблизи свободной поверхности и границ полупроводников с металлами, диэлектриками или другими полупроводниками привлекают все более пристальное внимание ввиду общей тенденции микроэлектроники к минитюаризации приборов и элементов интегральных схем. Также атомно-чистые поверхности и резкие границы раздела применяются при создании искусственных полупроводниковых микроструктур, в которых используются электронные явления в сверхтонких (квантоворазмерных) слоях и с которыми связано новое направление развития полупроводниковой электроники - наноэлектроника.

Удачная комбинация ряда свойств, т.е. малые эффективные массы и большая ширина запрещенной зоны, эффективная излучателыгая рекомбинация и резкий край оптического поглощения вследствие прямой зонной структуры, высокая подвижность электронов в абсолютном минимуме зоны проводимости обеспечила для арсенида галлия достойное место в физике полупроводников и микроэлектронике. Однако до настоящего времени практическая реализация приборов на основе арсенида галлия (полевых приборов СВЧ-олектроники, оптоэлектроники и наноэлектроники) сдерживается проблемой формирования совершенной границы раздела в гетероструктурах металл - ОаАэ и диэлектрик - ОаАэ ввиду высокой плотности поверхностных электронных состояний (ПЭС) на этих границах.

Наиболее эффективными из известных способов модификации поверхности СаАя, приводящей к уменьшению плотности ПЭС, является обработка подложек СаАэ в халькогенсодержащих средах, в частности, в парах селена. Использование халькогенидной пассивации, с одной стороны позволяет уменьшить плотность ПЭС в запрещенной зоне, снизить скорость поверхностной рекомбинации и за счет этого улучшить характеристики различных приборов, а с другой стороны, позволяет существенно замедлить последующие процессы окисления полупроводниковой поверхности в атмосфере. Обработка в парах халькогена приводит к формированию гегероструктур полупроводник типа Оа2ВУ13 на (ЗаАБ, что открывает пути к практической реализации различных классов приборов на основе ОаАБ,

В современной литературе представлено большое количество работ, посвященных процессу формирования гегероструктур Са28е3/ ваАз, однако вопрос о механизме образования новой фазы в процессе реакции гетеровалентного замещения (ГВЗ) мышьяка на селен до сих пор остается открытым.

РОС. НАЦИОНАЛЫ» !

БИШШ/Еы ! С.-Петеро>|>1 ОЭ 200$ жАОН

Работа выполнялась в рамках ГБ НИР кафедры физики Воронежской государственной технологической академии «Физико-химические процессы в объеме и на границе раздела в неоднородных твердотельных системах» (№ гос.рег. 01960012699) при частичной финансовой поддержке гранта РФФИ № 03-02-96480.

Цель работы: изучение структурно-фазовых превращений и электронных процессов, происходящих на поверхности арсенида галлия на начальной стадии реакции ГВЗ.

Основными задачами исследования, исходя из поставленной цели, являются:

1. Исследование топологии и кристаллической структуры поверхности GaAs, обработанной в парах селена в диапазоне температур и времен процесса, соответствующих начальной стадии реакции ГВЗ.

2. Установление связи электрофизических характеристик диодов Шоттки, сформированных на обработанной в парах селена поверхности GaAs, с особенностями топологии поверхности.

3. Определение условий получения атомно-гладкой поверхности арсенида галлия.

Объекты н методы исследования. Исследовались структуры Ga2Se3/GaAs, полученные при различных режимах обработки поверхности монокристаллического арсенида галлия «-типа 1022м"3 и 1023м"3) в парах селена. Слои Ga2Se3 на подложках из GaAs формировались методом гетеровалентного замещения в анионной подрешетке в процессе термического отжига в парах селена.

Исследование структуры гетеросистем Ga2Se3/GaAs проводилось в просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ). Топология поверхности арсенида галлия до и после обработки в парах селена исследовалась с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ). Толщина образовавшихся пленок селенида галлия определялась на эллипсометре ЛЭФ-ЗМ.

Диоды Шоттки Me/GaAs формировались методом термического напыления в вакууме (~10"3 Па) контактов из А1 и Аи на поверхность GaAs с предварительной обработкой в парах селена и без нее через маски площадью 2,5*10 см2. Электрофизические параметры полученных диодных структур Ме(А1, Au)/GaAs и Me(Al,Au)/Ga2Se3/GaAs определялись методами вольт-амперных (ВАХ), вольт-фарадных (ВФХ) характеристик и температурной зависимости тока в диапазоне температур (77-^370) К.

Научная новизна. Установлен механизм образования слоя Ga2Se3(llO), обусловленный протеканием двух последовательных химических реакций в процессе ГВЗ мышьяка в решетке арсенида галлия на селен. Установлена последовательность структурных превращений поверхности GaAs(100) при обработке в парах селена. Происходящая при этом, реакция ГВЗ в анионной подрешетке приводит к образованию псевдоморфного слоя Ga2Se3(110) через структурную фазу Ga2Se3(310). Определено влияние глубоких центров,

обусловленных дефектами Asoa и Ga^, на закрепление уровня Ферми в диодных структурах на основе GaAs, обработанного в парах селена. Предложен способ получения атомно-гладкой поверхности арсенида галлия.

Практическая значимость. Гетероструктуры Ga2Se3/GaAs, полученные в данной работе, могут быть использованы для изготовления наноразмерных структур с резонансным туннелированием и сверхрешеточных структур. Установленный факт получения атомно-гладкой поверхности арсенида галлия дает возможность формировать на данных подложках квантоворазмерные структуры. В работе также определены режимы получения пассивированной поверхности GaAs при обработке в парах селена.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Механизм образования слоя селенида галлия при термическом отжиге поверхности арсенида галлия в парах селена, обусловлен протеканием двух последовательных химических реакций:

• гетеровалентное замещения мышьяка в решетке арсенида галлия на селен (адсорбированный на поверхности образца) по реакции 3GaAs + 3Se -^[VcJSej + Ga + 3As;

• реакция 3Ga + 3Se —>■ Ga2[VGa]Se3, происходящая на поверхности GaAs, между высвободившимися после протекания реакции ГВЗ атомами галлия и осаждающимся селеном.

2. Происходящая при обработке в парах селена поверхности GaAs реакция ГВЗ в анионной подрешетке приводит к образованию псевдоморфного слоя Ga2Se3(110) через структурную фазу Ga2Se3(310).

3. Определяющее влияние на пиннинг уровня Ферми, и, соответственно, величину барьера Шоттки, в диодах на основе арсенида галлия оказывают центры, обусловленные антиструктурными точечными дефектами «мышьяк на месте галлия» (AsGa), и «галлий на месте мышьяка» (GaAs) (модель Спайсера). Обработка в парах селена, помимо изменения в спектре ПЭС, приводит к изменению соотношения глубоких доноров (Asgs) и акцепторов (GaAs), смещающему положение уровня зарядовой нейтральности, и, следовательно, уровень Ферми.

4. Процесс получения атомно-гладкой поверхности арсенида галлия основан на установленном в работе механизме образования слоя селенида галлия при отжиге GaAs в парах селена.

Личный вклад автора. Постановка задачи и определение направлений исследований осуществлялись д. ф.-м. н., профессором H.H. Безрядиным. Проведение экспериментов, а также получение основных результатов и выводов диссертации осуществлено автором лично. В работе принимали участие к.ф.-м. н., доцент Г.И. Котов, к.т.н. Б.Л. Агапов, к.ф.-м. н. Е.А. Татохин. Обсуждение результатов на протяжении всей работы проведены вместе с д. ф.-м. н., профессором H.H. Безрядиным, к.ф.-м. н., доцентом Г.И. Котовым.

Исследования в АСМ проведены к.ф.-м. н. М.В. Гречкиной в лаборатории наноскопии и нанотехнологии ЦКПНО ВГУ и К.С. Ладутенко в

лаборатории полупроводниковой люминисценции и инжекционных излучателей Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на XLI отчетной научной конференции ВГТА за 2002 год (Воронеж, 2003г.), Международной конференции «Тонкие пленки и наноструктуры (Пленки-2004)» (Москва, 2004г.), V международной конференции «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» (Воронеж, 2004г.), Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах (ФАГРАН - 2004)» (Воронеж, 2004г.), XLII отчетной научной конференции ВГТА за 2003 год (Воронеж, 2004г.), XI национальной конференции по росту кристаллов (НКРК - 2004) (Москва, 2004г.), VII Российской конференции по физике полупроводников (Москва, 2005г.), XLIII отчетной научной конференции ВГТА за 2004 год (Воронеж, 2005г.), VII Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2005г.), XLIV отчетной научной конференции ВГТА за 2005г. (Воронеж, 2006г.), XXI Российской конференции по электронной микроскопии «ЭМ'2006» (Черноголовка, 2006г.), XII национальной конференции по росту кристаллов (НКРК - 2006) (Москва, 2006г.), III Всероссийской конференции (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология» (Санкт-Петербург, Хилово, 2006г.).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 20 печатных работах, цитируемых по ходу изложения диссертации, из которых 3 статьи в центральной Российской печати, 4 публикации в журналах, не входящих в перечень ВАК и 13 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях.

Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 145 страниц машинописного текста, 39 рисунков, 8 таблиц и по структуре состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 137 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, ее научная новизна, практическая значимость полученных результатов и научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе литературных данных анализируются причины и механизм закрепления уровня Ферми на поверхности арсенида галлия при нанесении различных покрытий. Дается обоснование возможности использования халькогенидной обработки для пассивации GaAs, описываются различные методики обработки в халькогенах и происходящие при этом структурно-фазовые изменения поверхности

полупроводника. Приводятся различные варианты полупроводниковых систем с уменьшенной размерностью на основе GaAs. Глава завершается постановкой цели и задач исследования.

Глава 2 посвящена вопросу образования наноразмерных слоев селенида галлия на поверхности арсенида галлия при обработке в парах селена. Использовались подложки из арсенида галлия электронного типа проводимости марки АГЧЦ (100), АГЧП (100), GaAs с эпитаксиально выращенным слоем GaAs, ПАГ-10 (100) толщиной (400 ± 50) мкм. Для устранения нарушенного после химико-механической полировки (ХМП) слоя в данной работе использовался метод химико-динамического полирования (ХДП) поверхности GaAs в сернокислом травителе НгБО^НгС^НгО с соотношением компонентов 5:1:1. Остаточный оксид удаляли химическим способом - травлением в смеси Н20:НС1=Ю:1. После травления пластины промывались в проточной деионизованной воде и сушились центрифугированием.

В данной работе слои селенида галлия Ga2Se3 получали методом термической обработки подложек из арсенида галлия в парах селена в квазизамкнутом объеме (КЗО). С целью исследования начальных стадий получения слоев селенида галлия в процессе реакции гетеровалентного замещения (ГВЗ) формирование гетероструктур Ga^Sei-GaAs проводилось в заниженном по сравнению с установленным ранее в работах Б.И. Сысоева, H.H. Безрядина, Г.И. Котова температурном интервале нагрева подложек (7),) - Т„ = (30СН-330)°С. Парциальное давление паров селена изменялось в интервале (1,33-5-1,5) Па. Присутствие селена на поверхности арсенида галлия на различных этапах работы контролировалось методом рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) на приборе JEOL-6380LV.

Ранее из исследования поверхности арсенида галлия, обработанной в парах серы, селена, а также селена с теллуром в течение 10-И 5 минут при температуре подложки 7'„=350оС, в просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ) было установлено, что в результате реакции ГВЗ происходит формирование псевдоморфного слоя Ga2B3VI(110). Электроннограмма, на которой присутствовали две системы рефлексов, принадлежащих фазам GaAs(100) и Ga2B3VI(l 10), наблюдалась во всех точках поверхности исследуемых образцов.

Для исследования начальных стадий формирования слоя Ga2Se3 в данной работе анализировались микродифракционные изображения, полученные с помощью ПЭМ Hitachi Н-800 при ускоряющем напряжении 100, 200 кВ от разных точек поверхности GaAs, обработанной в парах селена в течение 1 и 5 минут при температуре подложки 7,„=330°С.

Микродифракционные изображения приповерхностной области GaAs после обработки в парах селена в течение 5 минут при температуре подложки Т„ = 330°С приведены на рис. 1 (а-в). Исследование структуры в ПЭМ проводилось в различных точках поверхности образцов вдоль края отверстия, полученного ионным распылением аргоном на этапе подготовки образцов к исследованию в ПЭМ. На микродифракционном изображении, представленном на рис. 1 (а), идентифицированы три системы рефлексов,

принадлежащих различным сечениям обратной решетки кубической гранецентрированной структуры. Одна принадлежит плоскости (100), что совпадает с кристаллографической ориентацией подложки ваАз, а другие -плоскостям (110) и (310). Сечения (110) и (310) обусловлены обработкой ваЛя в парах селена, так как на электронограмме от образца ОаАв без

ш ш и . ЦП .

(а) (б) (в)

Рис. 1 (а-в). Микродифракционное изображение приповерхностной области GaAs (100) после обработки в парах селена в течение 5 минут

таковой эти системы рефлексов отсутствуют. Принадлежность рефлексов, соответствующих дифракционной картине от плоскостей (110) и (310) селениду галлия (Ga2Se3), следует также из оценки относительных интенсивностей Ы0 рефлексов от плоскостей {hkl} в последовательности, отвечающей плоскостям (110) и (310). На микродифракционном изображении, полученном от другой точки поверхности этого же образца, проявляются системы рефлексов от подложки GaAs(100) и плоскости (310) (рис.1 (б)). При этом система рефлексов, соответствующая плоскости (110), обусловленная слоем соединения Ga2Se3, не наблюдается. На электронограмме от этого же образца, полученной в следующей области поверхности, проявляются рефлексы только от фазы Ga2Se3 (110) (рис.1 (в)).

Различие микродифракционных изображений, полученных от разных точек поверхности арсенида галлия, обусловлено способом приготовления образцов к исследованию в ПЗМ, а не технологией получения гетероструктур GaAs/Ga2Se3. В частности, утонение образцов с получением отверстия производится со стороны подложки GaAs, область с подложкой и связанной с ней фазой Ga2Se3(310) удаляется, и остается только верхняя часть слоя селенида галлия Ga2Se3(110), что и проявляется на микродифракционном изображении, приведенном на рис. 1 (в).

На рис. 2 приведена типичная электронограмма, полученная от образцов, которые подвергались обработке в парах селена в течение 1 минуты при температуре подложки Т„ = 330 °С. Данное микродифракционное изображение характерно для всех точек поверхности арсенида галлия вдоль края отверстия. Как и на изображении, приведенном на рис. 1 (б), на электронограмме проявляются только системы рефлексов от подложки GaAs(100) и плоскости (310).

á я,1а Ф -ой, •

Рис. 2. Микродифракционное изображение приповерхностной области баАз (100), обработанной в парах селена в течение I минуты

Из анализа приведенных микродифракционных изображений видно, что если на электронограммах от арсенида галлия, обработанного в парах селена, присутствует система рефлексов от подложки GaAs, то всегда наблюдаются рефлексы плоскости (310). При этом наличие рефлексов фазы Ga2Se3(110) на электронограммах зависит от времени обработки в парах селена или от изучаемой точки на краю отверстия в образце. Наблюдение микродифракционных изображений, на которых присутствуют только рефлексы плоскости (110) и нет рефлексов от плоскостей (100) и (310), говорит о том, что плоскость типа (310) связана с подложкой из GaAs, относясь при этом к селениду галлия, что следует из оценки относительных интенсивностей 1/10 рефлексов от плоскостей {hkl} в последовательности, отвечающей плоскостям (310) Ga2Se3.

Таким образом, фаза Ga2Se3(310) непосредственно связана с подложкой GaAs (100), и на наш взгляд, соответствует переходной области от подложки GaAs(100)KGa2Se3(110).

Исследования топологии поверхности арсенида галлия до и после обработки в парах селена проводилось методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) на приборе FEMTOSCAN-OOl. После обработки арсенида галлия в течение 1 минуты при температуре подложки 330°С на поверхности наблюдаются островки фазы селенида галлия с латеральными размерами порядка (100+200) нм и высотой (50+70) нм с плотностью 108 см"2 (рис. 4). С увеличением времени обработки эти островки расширяются, достигая при временах ~5 минут латеральных размеров -(400+500) нм (рис. 5). После обработки арсенида галлия в течение 15 минут островки не наблюдаются, и поверхность становится более однородной относительно исходной (рис. 6 и 3, соответственно).

Рис. 3. Топология (а) и профиль сечения Рис. 4. Топология поверхности GaAs (100) (б)) поверхности GaAs (100) сразу после после обработки в парах селена в течение ХДП 1 минуты

С целью выяснения природы появления островков на поверхности гетеросистемы изображения поверхностей в АСМ анализировались совместно с результатами эллипсометрических измерений на приборе ЛЭФ-ЗМ. Островки новой фазы при временах обработки ~ 1 мин (рис. 4) имеют размеры ~ 200x200x60 нм3 и распределены по поверхности с плотностью 108

см"2. Если все количество вещества этих островков распределить в однородном по толщине слое (За28е3, то его толщина составит ~ 2.5 нм. Для этого же образца из кинетических исследований с помощью эллипсометра следует, что образовавшийся слой должен иметь толщину ~ 7.5 нм. Данное соотношение толщины сохраняется при временах обработки до 10 мин, когда можно зарегистрировать отдельные островки фазы Оа28е3 (рис. 4 и 5).

Рис. 5! Топология поверхности ваЛв (100) Рис. 6. Топология поверхности ваАз (100) после обработки в парах селена в течение после обработки в парах селена в течение 5 минут 15 минут

Установленная особенность роста Оа2Зе3 на поверхности ваАБ находит объяснение, если процесс формирования рассматривать в рамках двух обуславливающих друг друга механизмов:

в образование Оа28е3 в результате гетеровалентного замещения мышьяка в решетке арсенида галлия на селен (адсорбированный на поверхности образца) по реакции: ЗСаАБ+ЗБе—>Са2(Уоа]8е3 + ЗАэ (1)

• ' сверхстехиометричные для Са28е3 атомы галлия, высвободившегося после протекания реакции (1) оказываются на поверхности образца и участвуют в образовании Са28е3, непосредственно реагируя с селеном по реакции: ЗОа + 38е -»Оа2[У0а]8е3 (2)

Таким образом, в выбранных технологических условиях отмеченная выше особенность роста объясняется тем, что 2/3 толщины слоя Оа28е3, получаемой из эллипсометрических измерений, растет в объеме арсенида галлия по реакции (1), а оставшаяся третья часть фазы Оа28е3(1Ю) образуется из выделяющегося сверхстехиометричного галлия по реакции (2).

В главе 3 по результатам измерений электрофизических характеристик диодов Шоттки Ме(А1,Аи)/ОаАз и Ме(А1,Аи)/Са28е3/СаА8, исследовалось изменение положения уровня Ферми на поверхности ОаАэ при обработке в парах селена.

Значительное отклонение величины коэффициента неидеальности п диодных структур А1ЛЗаАз (рис. 7(6)) от единицы, на наш взгляд, следует связывать с дополнительными механизмами токопрохождения, которые приводят к отклонению от термоэмиссионной теории. В качестве дополнительного механизма токопрохождения следует рассматривать рекомбинационно-генерационные процессы, происходящие на уровне ЕЬг (энергетическое положение (£с-0.75) эВ). В предположении, что в случае

пиннинга значение высоты барьера Фь, рассчитанное из ВАХ диодов Me/GaAs, дает положение уровня Ферми на поверхности GaAs, получаем, что закрепление Ер в случае контактов из Al (Фь ~ (0,75-Ю,8) эВ ниже Ее) происходит ближе к середине запрещенной зоны (и, соответственно, уровню EL2), и интенсивность рекомбинационно-генерационных процессов будет выше, чем в случае диодов Шотки Au/GaAs, где уровень Ферми закреплен в положении ~0,9 эВ ниже Ес(рис. 7(а)). я

ч —

4* -3-

Режимы обработки подложек из GaAs (а)

№ (н В

•е<

о «

Режимы обработки подложек из GaAs (б)

Режим 1 -ХДП; Режим 2 - ХДП, 5 минут в парах селена при температуре подложки 330°С; Режим 3 - ХДП, 15 минут в парах селена при температуре подложки 330°С

п гп

— Контакты из Аи 1—1 Контакты из А1

Рис. 7. Значения высоты барьера (а) и коэффициента неидеальносги (б) диодов Шотгки Ме(Аи, А^ЮаАэ, сформированных на подложках их арсснида галлия после различных обработок

И после обработки в парах селена, когда образуется туннельно-прозрачный слой селенида галлия, значения коэффициентов неидеальности, рассчитанные из ВАХ, диодов Шоттки с контактами из А1 всегда выше (при соответствующих временах обработки), чем таковые для диодов с контактами из Аи (рис. 7 (а)). Это также следует связывать с вкладом в токопрохождение рекомбинационных токов из-за закрепления уровня Ферми в диодах А1ЛЗа28ез/ОаА5 вблизи середины запрещённой зоны (в пределах от 0,6 эВ до 0,5 эВ ниже Ес), в отличие от диодов Аи/(Оа25ез)/ОаАз, где уровень Ферми находится в интервале (0,95-4,1) эВ ниже £с).

Расчет концентрации легирующей примеси Л^ из измерений ВФХ диодов Шоттки с контактами из А1, сформированных на подложках из ваАз, обработанных в парах селена при разных режимах обработки, показал, в результате отжига в парах селена вблизи поверхности в ОПЗ полупроводника происходит понижение концентрации доноров. Наблюдаемый эффект понижения концентрации ионизированных доноров вблизи поверхности в ОПЗ полупроводника, на наш взгляд, следует связывать с процессом роста плёнки ОагБез. При образовании слоя селенида галлия в ходе реакции ГВЗ атомов мышьяка селеном в приповерхностной области арсенида галлия могут накапливаться атомы Са, сверхстехиометричные для Оа2Зе3. Освободившийся в результате реакции ГВЗ мышьяк покидает поверхность ОаАэ, а оставшиеся вакансии Ав остаются в ОаАэ, образуя с атомами ва

антиструктурные точечные дефекты, типа (За^ - «.Са на месте Аз». Такие уровни практически всегда присутствуют в арсениде галлия, однако обработка в парах селена, вероятно, существенно повышает их концентрацию до величины, близкой к значениям концентрации мелких доноров. В результате происходит компенсация мелких доноров глубокими акцепторами, что и наблюдается на рассчитанном из ВФХ профиле распределения примеси.

На рис. 8 представлены электрофизических характеристики диодов Шогпси Аи/(Са28е3)ЛЗаА5, сформированных на поверхностях арсенида галлия, подвергавшихся циклическому выращиванию-стравливанию слоя ОагБез в растворе Н20:НС1 =10:1.

со

га

Режимы обработки подложек из ваАз

(а)

Режимы обработки подложек из ваЛв (б)

Режим 1 - ХДП; Режим 2 - ХДП, 5 минут в парах селена при температуре подложки (7>0 7*п= 330°С; Режим 3 - ХДП, 5 минут в парах селена при 7и= 330°С, травление в растворе Н20:НС1=Ю: 1; Режим 4 - ХДП, 5 минут в парах селена при Тп= 330°С, травление в растворе Н20:НС1=Ю:1, 5 минут в парах селена при Тп= 330°С; Режим 5 -ХДП, 5 минут в парах селена при 7"л=330°С, травление в растворе Н20:НС1=Ю:1, 5 минут в парах селена при 7л= 330°С, травление в растворе Н20:НС1=Ю: 1; Режим 6 -ХДП, 5 минут в парах селена при Тп= 330°С, травление в растворе Н20:НС1=Ю: 1,5 минут в парах селена при Тп= 330°С, травление в растворе Н20:НС1=Ю:1,5 минут в парах селена при Тп= 330°С

Рис. 8. Электрофизические характеристики диодов Шотгки АиЛЗаАз, сформированных на подложках из арсенида галлия, подвергавшихся циклическому выращиванию-стравливанию слоя селенида галлия

Образцы, полученные согласно режимам 3 и 5, имеют очень низкую ёмкость (~(4-г-5) пФ) по сравнению с ёмкостью образцов, обработанных по режиму 1 (-(100+150) пФ). Наклон ВФХ в координатах (1/С2\У) соответствует значениям концентрации примеси в обеднённой области ~1*1019 м"3. Это еще раз свидетельствует об отмеченном выше влиянии глубоких акцепторных уровней, типа ва^, возникающих в результате обработки арсенида галлия в парах селена и компенсирующих мелкие доноры. Разность (Л^- ЛУ достигает значения 1019 м"3, что и отражается в наклоне ВФХ. Для образцов с более высокой исходной концентрацией порядка (КР-^-Ю24) м"3 подобного падения значения Л^ вблизи поверхности не происходило, наклон зависимости 1/С2 от К оставался постоянным в широком диапазоне приложенных напряжений, что говорит о недостаточной концентрации глубоких уровней для компенсации мелких доноров.

Согласно модели Бардина, пиннинг уровня Ферми определяется положением уровня нейтральности на поверхности полупроводника,

который, в свою очередь, зависит от концентрации различных уровней акцепторного и донорного типа. Наряду с обнаруженным ранее исчезновением центра с энергией активации 0,40±0,05 эВ ниже Ес, нами отмечен факт изменения соотношения глубоких доноров (Аяси) и акцепторов (вадз), вызванное повышением концентрации антиструктурных точечных дефектов типа Оад: - <Юа на месте Аб», происходящее в процессе реакции ГВЗ мышьяка на селен. Следовательно, смещается положение уровня нейтральности, и происходит «перезакрепление» уровня Ферми.

Глава 4 посвящена вопросу влияния обработки подложек из ваАэ в парах селена на неоднородность поверхности арсенида галлия. Рассмотренные в главе 3 изменения параметров диодов под действием обработки в парах селена оставляет невыясненными следующее:

1. Уровень Ферми диодов Шоттки АиЛЗагБезАЗаАз закреплен на уровне ~1 эВ ниже Ее , т.е. вклад в токопрохождение рекомбинационных токов должен быть невелик, однако коэффициент неидеальности получается порядка 1,3 (рис. 7).

2. Обработка образцов, подвергшихся стравливанию слоя Оа28е3, вторично в парах селена приводит к закреплению уровня Ферми посередине запрещенной зоны (0,72+0,75 эВ ниже Ес), т.е. влияние рекомбинационных токов должно быть заметным, но при этом значение коэффициента неидеальности п становится близким к единице (рис. 8, режимы 4 и 6).

Эти особенности, наблюдаемые из исследования ВАХ и ВФХ объясняются учетом влияния неоднородности поверхности ваАв. На рис. 4 приведена топология поверхности ОаАз(ЮО) после обработки в парах селена в течение 1 минуты при температуре подложки 330°С. После данной обработки на поверхности наблюдается образование островков фазы селенида галлия, размеры которых увеличиваются со временем обработки (рис, 5). Из рассмотренной выше двухреакционной схемы образования Оа28е3 установлено, что рост островков происходит по второму механизму. Высвободившиеся после реакции ГВЗ атомы галлия диффундирует сквозь слой селенида галлия на поверхность, и стекаются в ямки травления, образовавшихся после ХДП ваАз. Это приводит к накоплению в некоторых областях приповерхностной области свободного ва, который в совокупности с вакансиями Аэ образует большое количество антиструктурных точечных дефектов типа Оам - <Юа на месте Аб». Термодинамическая работа выхода поверхности ОаАэ, обогащенной ва, значительно меньше работы выхода чистого арсенида галлия. В результате в некоторых областях приповерхностной области СаАэ ток через переход будет значительно выше, чем должен быть согласно термоэмиссионной теории. Согласно теории параллельной проводимости электрофизические характеристики диода Шоттки определяются характеристиками параллельно соединенных точечных диодов, образующихся при напылении металлического контакта с определенной площадью. В токопрохождение некоторого числа из этих точечных диодов, сформированных в местах накопления дефектов ОаА5 наблюдается заметное отклонение в механизме токопрохождения от термоэмиссионной теории, в результате коэффициент неидеальности этих

точечных диодов, а как следствие и суммарный коэффициент неидеальности всего диода Me/GaAs заметно отклоняется от единицы (рис. 7).

В случае формирования диодов Шотгки на подложках, обработанных в парах селена вторично (после стравливания слоя селенида галлия) образование пленки Ga2Se3 в происходит на поверхности, масштаб неоднородности которой порядка (0,2-Ю,3) нм и нет ямок травления. В результате высвободившийся после реакции ГВЗ сверхстехиометричный Ga, не накапливается в ямках, образовавшихся после ХДП. Часть его выходит на поверхность, где реагирует с осаждающимся селеном, часть диффундирует внутрь подложки, где может участвовать в образовании антиструктурных дефектов Ga,^ в приповерхностной области. Однако при этом эти дефекты оказываются равномерно распределенными по поверхности арсенида галлия и в совокупности с дефектами "мышьяк на месте галлия" (AsGa) обеспечивают пиннинг уровня Ферми на уровне -0,7 эВ. Токопрохождение в диодах описывается согласно термоэмиссионной теории и величина п близка к единице.

В результате установленных структурно-фазовых превращений на поверхности арсенида галлия, при обработке в парах селена нами предлагается способ получения атомно-гладкой поверхности GaAs. Масштаб неоднородностей на поверхности GaAs после ХДП составляет порядка 1 нм. После стравливания образовавшегося слоя Ga2Se3 удается получить атомно-гладкую поверхность GaAs с масштабом неоднородности порядка 0,3 нм. Это объясняется в рамках рассмотренного выше механизма ГВЗ на начальных стадиях реакции.

Основные результаты и выводы:

1. Из анализа совокупности результатов эллипсометрических исследований и атомно-силовой микроскопии поверхности GaAs, обработанной в парах селена, предложен механизм образования наноостровков и нанослоя Ga2Se3(110), обусловленный протеканием двух последовательных химических реакций: 3GaAs + 3Se —*Ga2[VGa]Se3 + Ga + 3Ash 3Ga+3Se-*Ga2[yGa]Se3.

2. Электронно-микроскопическим исследованием гетероструктур GaAs(100)/Ga2Se3 установлена последовательность структурных превращений поверхности GaAs(lOO) при обработке в парах селена: реакция ГВЗ в анионной подрешётке приводит к образованию псевдоморфного слоя Ga2Se3(l 10) через структурную фазу Ga2Se3(310).

3. Перезакрепление уровня Ферми на поверхности GaAs после обработки в парах селена, наряду с изменением в спектре ПЭС, связано с изменением соотношения глубоких доноров (Asoa) и акцепторов (GaAS).

4. Отклонение механизма токопрохождения в диодных структурах Me(Al,Au)/ Ga2Se3/ GaAs, сформированных после ХДП поверхности GaAs, от термоэмиссионной теории, происходит из-за накопления дефектов GaAS в приповерхностной области GaAs вблизи ямок травления.

5. Процесс получения атомно-гладкой поверхности арсенида галлия основан на установленном механизме образования слоя селенида галлия при отжиге GaAs в парах селена.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Щевелева Г.М. Получение и структура тонких пленок GaAs на Si и GaAs/ Г.М. Щевелева, Ю.В. Сыноров, A.A. Стародубцев// Материалы XLI отчетной научной конференции ВГТА за2002 год.- 2003.-Ч.2.-С. 152-153.

2. Образование наноостровков и пленок селенида галлия на поверхности арсенида галлия, обработанной в парах селена/ H.H. Безрядин,...А.А. Стародубцев [и др.]// Конденсированные среды и межфазные границы.-2004,-Т.6, №3.-С.225-228.

3. Наноструктуры на основе системы Ga2Se3-GaAs / H.H. Безрядин,...А.А. Стародубцев [и др.]// Материалы международной научной конференции «Тонкие пленки и межфазные границы».- Москва, 7-10 сентября 2004r.-4.1.-С.46-48.

4. Упорядочение вакансий в пленках селенида индия и галлия / H.H. Безрядин,... A.A. Стародубцев [и др.]// Материалы V международной конференции «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении».- Воронеж, 1-3 октября 2004г.-С. 47.

5. Котов Г.И. Механизм образования монокристаллического селенида галлия (Ga2Se3)na полярных поверхностях арсенида галлия (100) и (111)/ Г.И. Котов, A.A. Стародубцев, H.H. Безрядин// Материалы Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах (ФАГРАН - 2004)». -Воронеж, 10-15 октября 2004 г.-Т. 1-С. 251-253.

6. Стародубцев A.A. Морфология пленок Ga2Se3 на арсениде галлия и электрофизические свойства границы раздела/ A.A. Стародубцев, Г.И. Котов// Материалы XLII отчетной научной конференции ВГТА за 2003 год,- 2004,-Ч.З.-С. 12-13.

7. Монокристаллические пленки Ga2BVI3 и GaAs для сверхрешеточных структур GaAs - Ga2BVI3 - GaAs/ H.H. Безрядин,... A.A. Стародубцев [и др.]// Тезисы докладов XI национальной конференции по росту кристаллов (НКРК -2004)- Москва, 13-17 декабря 2004 г.-С. 428.

8. Безрядин H.H. Формирование наноструктур в системе Ga2Se3-GaAs/ H.H. Безрядин, Г.И.Котов, А.А.Стародубцев// Вестник ВГТА.-2004 г.-№ 9.-С.67-70.

9. Формирование наноструктур в системе Ga2Se3-GaAs[TeKCT]/ H.H. Безрядин,...А.А. Стародубцев [и др.]// Физика и техника полупроводников.-2005 г.- Т. 39, вып. 9.- С. 1025-1028.

10.Устойчивость халькогенидной пассивации арсенида галлия в зависимости от времени хранения диодов Шоттки Al/GaAs// H.H. Безрядин,...А.А. Стародубцев [и др.]// Твердотельная электроника и микроэлектроника. Межвузовский сборник научных трудов. -Воронеж, ВГТУ.- 2005.- С. 28-31.

11 .Механизм образования и роста наноостровков Ga2Se3 (110) на GaAs (100) в процессе гетеровалентного замещения//Н.Н. Безрядин,...А.А. Стародубцев [и др.]// Тезисы докладов VII Российской конференции по физике полупроводников.- Москва, 18-23 сентября 2005 г.-С. 159. 12.Кинетика и механизм образования наноразмерных островков Ga2Se3 (110) на арсениде галлия (100)/ Г.И. Котов,...A.A. Стародубцев [и др.]

16 fe- - 2 5i i

//Полупроводниковые гетероструктуры. Сборник научных трудов. - Воронеж, ВГТА.- 2005.-С. 174-1S3.

13.Получение пленок арсенида галлия в квазизамкнутом объеме/Ю.В. Сыноров, ...A.A. Стародубцев [и др.]// Полупроводниковые гетероструктуры. Сборник научных трудов. - Воронеж, ВГТА.- 2005. -С. IS4-1S9. 14.Электронография структур GaAs-Ga2Se3-GaAs/ Ю.В. Сьшоров,....А.А. Стародубцев [и др.]// Материалы XLIII отчетной научной конференции ВГТА за 2004 год.- 2005г.- С. 163.

15.Токопрохождение и емкостные характеристики диодов Шотпси на основе GaAs с туннельно-прозрачным слоем Ga2Se3/ Ю.Н. Власов,... А. А. Стародубцев, [и др.]// Тезисы докладов седьмой Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике.- Санкт>Петербург, 5-9 декабря 2005г.- С. 96.

16.Устойчивость халькогенидной пассивации арсенида галлия// H.H. Безрядин,...А.А. Стародубцев [и др.]// Материалы XLIV отчетной научной * конференции ВГТА за 2005г.-2006 г. -С. 160.

17.Электронографическое исследование наноразмерных структур GaAs-Ga2Se3-GaAs/ Б.Л. Агапов,...А.А. Стародубцев [и др.]// Тезисы докладов XXI L Российской конференции по электронной микроскопии «ЭМ'2006». -Черноголовка, 5-10 июня 2006г.- С. 29.

18.Электронно-микроскопическое исследование поверхности GaAs, обработанной в парах селена/ В.В. Ассесоров,...А.А. Стародубцев [и др.]// Тезисы докладов ХХЗ Российской конференции по электронной микроскопии «ЭМ'2006». -Черноголовка, 5-10 июня 2006г. -С. 31.

19.Усиление ориентирующего действия подложки GaAs(100) обработкой в парах селена/ H.H. Безрядин,... A.A. Стародубцев [и др.]// Тезисы докладов XII национальной конференции по росту кристаллов (НКРК - 2006)- Москва, 23-27 октября 2006 г.- С. 378.

20.Формирование элементов сверхрешеточных структур в системе GaAs-Ga2Se3-GaAs/ H.H. Безрядин,...А.А. Стародубцев [ и др. ]// Тезисы докладов III Всероссийской конференции (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология».-Санкт-Петербург, Хилово, 24 сентября-01 октября 2006г.-С.126-127. 1

Подписано в печать 18.11.2006. Формат 60x84/16. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 910. Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета. 394000, г. Воронеж, Университетская площадь, 1, ком.43, тел.208-853. Отпечатано в лаборатории оперативной печати ИПЦВГУ.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Стародубцев, Александр Александрович

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ПОВЕРХНОСТИ

АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ

1.1. Поверхностные электронные состояния на GaAs

1.1.1. Электронные процессы, происходящие на поверхности арсенида галлия при абсорбции кислорода

1.1.2. Электронные процессы, происходящие на поверхности арсенида галлия при нанесении металлических покрытий

1.2. Реконструкция поверхности арсенида галлия

1.2.1. Реконструкция поверхности арсенида галлия при расколе кристалла в сверхвысоком вакууме

1.2.2. Реконструкция поверхности арсенида галлия в процессе обработки в халькогенсодержащих средах

1.3. Пассивация поверхности арсенида галлия обработкой в халькогенах

1.3.1. Халькогенидная пассивация из растворов

1.3.2. Халькогенидная пассивация из газовой фазы

1.4. Наноструктуры на основе арсенида галлия 53 Выводы по главе

ГЛАВА 2. ОБРАЗОВАНИЕ НАНОРАЗМЕРНЫХ СЛОЕВ СЕЛЕНИДА ГАЛЛИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ ПРИ

ОБРАБОТКЕ В ПАРАХ СЕЛЕНА

2.1. Формирование гетеро- и наноструктур в системе Ga2Se3/GaAs для исследования

2.1.1. Подготовка подложек арсенида галлия

2.1.2. Получение слоев селенида галлия методом гетеровалентного замещения

2.2. Структурно-фазовые превращения на поверхности GaAs(lOO) при обработке в парах селена

2.2.1. Утонение образцов GaAs и GaAs(lOO)/ Ga2Se3 для дифракционных исследований в просвечивающем электронном микроскопе

2.2.2. Электронно-микроскопические исследования структур GaAs(lOO)-Ga2Se

2.3. Топология поверхности арсенида галлия, обработанной в парах селена

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ИЗМЕНЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ УРОВНЯ ФЕРМИ В АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ В ПАРАХ СЕЛЕНА

3.1. Методы измерений электрофизических параметров диодов Шоттки Ме(А1, Au)/GaAs и Me(Al,Aii)/Ga2Se3/GaAs

3.1.1. Метод вольт-амперных характеристик

3.1.2. Метод вольт-фарадных характеристик

3.1.3. Температурная зависимость i(T)

3.2. Электрофизические характеристики диодов Шоттки Me (А1, Au)/GaAs, сформированных до обработки поверхности арсенида галлия в парах селена

3.3. Электрофизические характеристики диодов Шоттки Me (Au, Al)/GaAs после обработки поверхности арсенида галлия в парах селена (структура Me - Ga2Se3 - GaAs)

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ В ПАРАХ СЕЛЕНА НА НЕОДНОРОДНОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ АРСЕНИДА

ГАЛЛИЯ

4.1. Влияние неоднородности поверхности арсенида галлия на электрофизические свойства диодов Шоттки Me (Au, AI)/GaAs

4.2. Получение атомно-гладкой поверхности арсенида галлия 119 Выводы по главе 4 130 Выводы по диссертации 131 Список цитируемой литературы

Введение диссертация по физике, на тему "Электрофизические характеристики и структурно-фазовый состав наноразмерных структур в системе Ga2Se3/GaAs"

Актуальность темы:

Использование полупроводниковых гетероструктур в современной микроэлектронике дает возможность решить проблему управления фундаментальными параметрами в полупроводниковых кристаллах и приборах: шириной запрещенной зоны, эффективными массами носителей и их подвижностями, показателем преломления, электронным энергетическим спектром и т.д. [1]. Однако их использование ограничено проблемой получения совершенных поверхностей и границ раздела [2]. Кроме того, электронные процессы, протекающие вблизи свободной поверхности и границ полупроводников с металлами, диэлектриками или другими полупроводниками привлекают все более пристальное внимание ввиду общей тенденции микроэлектроники к минитюаризации приборов и элементов интегральных схем. Также атомно-чистые поверхности и резкие границы раздела применяются при создании искусственных полупроводниковых микроструктур, в которых используются электронные явления в сверхтонких (квантоворазмерных) слоях и с которыми связано новое направление развития полупроводниковой электроники -наноэлектроника.

Удачная комбинация ряда свойств, т.е. малые эффективные массы и большая ширина запрещенной зоны, эффективная излучательная рекомбинация и резкий край оптического поглощения вследствие прямой зонной структуры, высокая подвижность электронов в абсолютном минимуме зоны проводимости обеспечила для арсенида галлия достойное место в физике полупроводников и микроэлектронике [3]. Однако до настоящего времени практическая реализация приборов на основе арсенида галлия (полевых приборов СВЧ-электроники, оптоэлектроники и наноэлектроники) сдерживается проблемой формирования совершенной границы раздела в гетероструктурах металл - GaAs и диэлектрик - GaAs ввиду высокой плотности поверхностных электронных состояний (ПЭС) на этих границах.

Наиболее эффективными из известных способов модификации поверхности GaAs, приводящей к уменьшению плотности ПЭС, является обработка подложек GaAs в халькогенсодержащих средах [4], в частности, в парах селена. Использование халысогенидной пассивации, с одной стороны позволяет уменьшить плотность ПЭС в запрещенной зоне, снизить скорость поверхностной рекомбинации и за счет этого улучшить характеристики различных приборов, а с другой стороны, позволяет существенно замедлить последующие процессы окисления полупроводниковой поверхности в атмосфере. Обработка в парах халькогена приводит к формированию гетероструктур полупроводник типа Ga2BVI3 на GaAs, что открывает пути к практической реализации различных классов приборов на основе GaAs [5,6].

В современной литературе представлено большое количество работ, посвященных процессу формирования гетероструктур Ga2Se3/ GaAs, однако вопрос о механизме образования новой фазы в процессе реакции гетеровалентного замещения (ГВЗ) мышьяка на селен до сих пор остается открытым.

Основными задачами исследования, исходя из поставленной цели, являются:

3. Определение условий получения атомно-гладкой поверхности арсенида галлия.

Объекты и методы исследования. Исследовались структуры Ga2Se3/GaAs, полученные при различных режимах обработки поверхности

22 3 23 3 монокристаллического арсенида галлия п-типа (.ND~ 10 м" и 10 м") в парах селена. Слои Ga2Se3 на подложках из GaAs формировались методом гетеровалентного замещения в анионной подрешетке в процессе термического отжига в парах селена.

Диоды Шоттки формировались методом термического напыления в л вакууме (-10" Па) контактов из А1 и Аи на поверхность GaAs с предварительной обработкой в парах селена и без нее через маски площадью

О Л

2,5*10" см . Электрофизические параметры полученных диодных структур Ме(А1, Au)/GaAs и Me(Al,Au)/Ga2Se3/GaAs определялись методами вольт-амперных (ВАХ), вольт-фарадных (ВФХ) характеристик и температурной зависимости тока в диапазоне температур (77-К370) К.

Научная новизна.

Установлен механизм образования слоя Ga2Se3(110), обусловленный протеканием двух последовательных химических реакций в процессе ГВЗ мышьяка в решетке арсенида галлия на селен. Установлена последовательность структурных превращений поверхности GaAs(lOO) при обработке в парах селена. Происходящая при этом, реакция ГВЗ в анионной подрешётке приводит к образованию псевдоморфного слоя Ga2Se3(110) через структурную фазу Ga2Se3(310). Определено влияние глубоких центров, обусловленных дефектами AsGa и GaAs, на закрепление уровня Ферми в диодных структурах на основе GaAs. Предложен способ получения атомно-гладкой поверхности арсенида галлия.

Практическое значимость.

Гетеросистемы Ga2Se3 /GaAs, полученные в данной работе, могут быть использованы для изготовления наноразмерных структур с резонансным туннелированием и сверхрешеточных структур. Установленный факт получения атомно-гладкой поверхности арсенида галлия дает возможность формировать на данных подложках квантоворазмерные структуры. В работе также определены режимы получения пассивированной поверхности GaAs при обработке в парах селена.

На защиту выносятся следующие положения:

• гетеровалентное замещения мышьяка в решетке арсенида галлия на селен (адсорбированный на поверхности образца) по реакции 3GaAs + 3Se ^Ga2[VGa]Se3 + Ga + 3As;

• реакция 3Ga + 3Se —» Ga2[VGa]Se3, происходящая на поверхности GaAs, между высвободившимися после протекания реакции ГВЗ атомами галлия и осаждающимся селеном.

3. Определяющее влияние на пиннинг уровня Ферми, и, соответственно, величину барьера Шоттки, в диодах на основе арсенида галлия оказывают центры, обусловленные антиструктурными точечными дефектами «мышьяк на месте галлия» (Asca), и «галлий на месте мышьяка» (GaAs) (модель Спайсера). Обработка в парах селена, помимо изменения в спектре ПЭС, приводит к изменению соотношения глубоких доноров (AsCa) и акцепторов (GaAs), смещающему положение уровня зарядовой нейтральности, и, следовательно, уровень Ферми.

Личный вклад автора. Постановка задачи и определение направлений исследований осуществлялись д. ф.-м. н., профессором Н.Н. Безрядиным Проведение экспериментов, а также получение основных результатов и выводов диссертации осуществлено автором лично. В работе принимали участие к.ф.-м. н., доцент Г.И. Котов, к.т.н. Б.Л. Агапов, к.ф.-м. н. Е.А. Татохин. Обсуждение результатов на протяжении всей работы проведены вместе с д. ф.-м. н., профессором Н.Н. Безрядиным, к.ф.-м. н., доцентом Г.И. Котовым.

Исследования в АСМ проведены к.ф.-м. н. М.В. Гречкиной в лаборатории наноскопии и нанотехнологии ЦКПНО ВГУ и К.С. Ладутенко в лаборатории полупроводниковой люминисценции и инжекционных излучателей Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН.

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на XLI отчетной научной конференции ВГТА за 2002 год (Воронеж, 2003г.), Международной конференции «Тонкие пленки и наноструктуры (Пленки-2004» (М., 2004г.), V международной конференции «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» (Воронеж, 2004г.), Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах (ФАГРАН - 2004)» (Воронеж, 2004 г.), XLII отчетной научной конференции ВГТА за 2003 год (Воронеж, 2004г.), XI национальной конференции по росту кристаллов (НКРК - 2004) (М., 2004 г.), VII Российской конференции по физике полупроводников (М., 2005 г.), XLIII отчетной научной конференции ВГТА за 2004 год (Воронеж, 2005г.), VII Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2005г.), XLIV отчетной научной конференции ВГТА за 2005г. (Воронеж, 2006г.), XXI Российской конференции по электронной микроскопии «ЭМ'2006» (Черноголовка, 2006г.), XII национальной конференции по росту кристаллов (НКРК - 2006) (М., 2006 г.), III Всероссийской конференции (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология» (Санкт-Петербург, Хилово, 2006г.).

Публикации.

Материалы диссертации опубликованы в 20 печатных работах, цитируемых по ходу изложения диссертации, из которых 3 статьи в центральной Российской печати, 4 публикации в журналах, не входящих в перечень ВАК, и 13 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях.

Объем и структура диссертации

Диссертация содержит 145 страниц машинописного текста, 39 рисунков, 8 таблиц и по структуре состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 137 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Заключение диссертации по теме "Физика полупроводников"

Выводы по диссертации

1. Из анализа совокупности результатов эллипсометрических исследований и атомно-силовой микроскопии поверхности GaAs, обработанной в парах селена, предложен механизм образования наноостровков и нанослоя Ga2Se3(110), обусловленный протеканием двух последовательных, обуславливающих друг друга, химических реакций: 3GaAs + 3Se -^Ga2[VGa]Se3 + Ga + 3As и 3Ga + 3Se -> Ga2[VGa]Se3.

2. Электронно-микроскопическим исследованием гетероструктур GaAs(lOO) /Ga2Se3 установлена последовательность структурных превращений поверхности GaAs(lOO) при обработке в парах селена: реакция ГВЗ в анионной подрешётке приводит к образованию псевдоморфного слоя Ga2Se3(110) через структурную фазу Ga2Se3(310).

3. Перезакрепление уровня Ферми на поверхности арсенида галлия после обработки в парах селена, наряду с изменением в спектре ПЭС, связано с изменением соотношения глубоких донорных -Asoa и акцепторных, типа GaAs, уровней.

4. Отклонение механизма токопрохождения в диодных структурах Me(Al,Au)/ Ga2Se3/ GaAs, сформированных после ХДП поверхности GaAs, от термоэмиссионной теории, происходит из-за накопления дефектов GaAs в приповерхностной области GaAs вблизи ямок травления.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Стародубцев, Александр Александрович, Воронеж

1. Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур/ Ж.И. Алферов// ФТП. -1998. -Т. 32, №1. -С. 3-18

2. Бехштедт Ф. Поверхности и границы раздела полупроводников: Пер. с англ./ Ф. Бехштедт, Р. Эндерлайн М.: Мир, 1990. - 448 с.

3. Айспрук Н. Арсенид галлия в микроэлектронике: Пер. с англ. /под ред. Н.Айспрука, У.Уиссмена.- М.: Мир, 1988.- 555 с.

4. Бессолов В.Н. Халькогенидная пассивация поверхности полупроводников AniBV. Обзор/В.Н. Бессолов, М. В. Лебедев// ФТП. -1998. -Т. 32, №11. -С.1281-1299.

5. Изолирующее покрытие для арсенида галлия / Б. И Сысоев и др.// ЖТФ. -1986. -Т.56, № 5. -С.913 -915.

6. Влияние обработки поверхности арсенида галлия в парах халькогенов на свойства барьеров Шоттки в структурах М GaAs / Б. И. Сысоев и др. // ФТП. -1993. -Т. 27, №. 1. -С.131 - 135.

7. Зенгуил Э. Физика поверхности: пер. с англ./ Э. Зенгуил М.: Мир, 1990.-536с.

8. Grazhulis V.A. Some recent results on low-temperature studies of cleaved Si and Ge surfaces/ V.A. Grazhulis //Surf. Sci. -1986. -V. 168. -P. 16 -27.

9. Миленин В.В. Переходный слой поверхностно барьерных структур на Si и GaAs/ В.В. Миленин, Р.В. Конакова// Петербургский журнал электроники. -2003.-№2. -С. 13-26.

10. Van Laar J. Influence of Volume dope on Fermi level position at gallium arsenide surface/ J. Van Laar, I.I. Scheer // Surf. Sci. -1967. -V. 8, №3. -P. 342-356.

11. Fundamental studies of III-V surfaces and III-V oxide interface/ W.E. Spicer et al. // Thin Solid Pilms. -1979. -V.56, № 1/2. -P. 1-19.

12. Unified mechanism for Shottky barrier formation and III-V oxide interface states// W.E. Spicer et al.// Phys. Rew. Lett. -1980. -V. 44, № 6. -P. 420-423.

13. Brundle C.R. Oxygen interaction with GaAs surfaces: an XPS/UPS study/ C.R. Brundle, D. Seybold// J. Vac. Technol. -1979. -V. 16, № 5. -P. 11861190.

14. Childs K.D. Species-specific densities of states of Ga and As in the chemisorption of oxygen on GaAs (110)/ K.D. Childs, M.G. Lagally //Phys. Rev. B. -1984. -V. 30, № 10. -P. 5742-5752.

15. The surface electron structure of III-V compounds and the mechanism of Fermi level pinning by oxigen (passivation) and metal (Schottky barrier)/ W.E. Spicer et al.// Surface Sci. -1979. -V.86. -P.763-768.

16. Kirchner P.D. Oxide layers on GaAs prepared by thermal, anodic and plasma oxidation in-depth profiles and annealing effects// P.D. Kirchner, A.C. Warren// Thin Solid Films. -1979. -V. 56. -P. 63-73.

17. Oxide passivation of photochemically unpinned GaAs/ P.D. Kirchner, et al. // J. Electrochem. Soc. 1988. -V. 135, № 7. -P. 1822-1824.

18. Chang C.C. Chemical preparation of GaAs surfaces and their characterization by Auger-electron and X-ray photo-emission spectroscopies/ C.C. Chang, P.H. Citrin, B. Schwartz.// J. Vac. Sci. Technol. -1977. -V. 14. №4. -P. 943-952.

19. Citrin P.H. Atomic geometry of cleavage surfaces of tetrahedrally cootdinated compound semiconductors// J. Vac. Sci. Technol.// P.H. Citrin, B. Schwartz/- 1976. -V. 13, № 4. -P. 761-768.

20. Родерик Э.Х. Контакты металл-полупроводник: Пер. с англ./ Э.Х. Родерик. М.: Радио и связь, 1982.-208 с.

21. Heine V. Theory of surface states /V. Heine // Phys. Rev.A. -1965. -V.138, № 6. -P. 1689-1696.

22. Mead С.A. Surface scales on semiconductor crystals/ C.A. Mead// Appl. Phys. Lett. -1965. -V. 6. -P. 103-104.

23. Louie S.G. Iconicity and the theory of Shottky barriers/ S.G. Louie, J.R. Chelikowsky, Cohen M.L// Phys. Rev. B.-1977. -V. 15. -P. 2154-2462.

24. Tersoff J. Schottky barrier heights and the continuum of gap states/ J. Tersoff// Phys. Rev. Lett. -1984. -V. 52, №6. -P. 465-468.

25. Tersoff J. Calculation of Schottky barriers heights from semiconductor band structures/ J. Tersoff// Surf. Sci. 1986. -V.168, № 1-3. P. 275284.

26. Tersoff J. Theory of semiconductors heterojunctions: The role of quantum dipoles/ J. Tersoff// Phys. Rev. B. -1984. -V. 30,№8. -P. 4874-4877.

27. Unified defect model and beyond/ W.E. Spicer et al.// J. Vac. Sci. Technol. B. -1980. -V. 17, № 5. -P. 1019-1027.

28. Weber E.R. AsGa antisite defects in GaAs/ E.R. Weber, J. Schneider //Physika. -1983. -V. 116. -P. 333-340.

29. The advanced unified defect model for Schottky barrier formation/ W.E. Spicer et al.// J. Vac. Sci. Technol. B. -1988. -V.6, № 4. -P.1245-1251.

30. Monch W. Role of virtual gap states and defects in metal-semiconductor contacts/ W. Monch// Phys. Rev. Lett. -1987. -V. 58, № 12. -P. 1260-1263.

31. Monch W. Chemical trends in Schottky barriers: Charge transfer into adsorbate-induced gap states and defects/ W. Monch// Phys. Rev. B. -1988. -V. 37, № 12. -P. 7129-7131.

32. Monch W. Mechanisms of Schottky barrier formation in "metal-semiconductor contacts/ W. Monch// J. Vac. Sci. Technol. B. 1988. -V. 6, №4. -P. 1270-1276.

33. Pearson S.J. Nitridization of gallium arsenide surfaces: Effects on diode leakage current// S.J. Pearson, E.E. Haller, A.G. Elliot// Appl. Phys. Lett. 1984. -V. 44, №7. P. 684-686.

34. Hasegawa H. On the electrical properties of compound semiconductor interfaces in metal/insulator/semiconductors structures and the possible origin of interface states/ .H. Hasegawa, T. Sawada// Thin Solid Films. 1983. - V. 103, № l.-P. 119-140.

35. Hasegawa H. Hybrid orbital energy for heterojunction band lineup/ H. Hasegawa, H. Ohno, T. Sawada// Japan J. Appl. Phys. 1986. - V. 25. - P. L265-L268.

36. Hasegawa H. Unified disorder induced gap state model for insulator-semiconductor and metal-semiconductor interfaces/ H. Hasegawa, H. Ohno// J. Vac. Sci. Technol. B. -1986. -V. 4, № 4. -P. 1130-1136.

37. Walukiewicz W. Fermi level dependent native defects formation: Consequences for metal semiconductor and semiconductor - semiconductor interfaces/ W. Walukiewicz // J. Vac. Sci. Technol. B. -1988. -V. 6, № 4. -P. 12571262.

38. Walukiewicz W. Amphoteric native defects in semiconductors/ W. Walukiewicz// Appl. Phys. Lett. -1989. -V. 54, № 21. -P. 2094-2096.

39. Зенгуил Э. Физика поверхности: пер. с англ./ Э. Зенгуил М.: Мир, 1990.-536с.

40. Surface transformations on annealed GaAs(OOl)/ C.W. Snyder et al.// Phys. Rev. B. -1995. -V. 50, № 24. -P.l8194-18199.

41. Structure of Ga-stabilized GaAs(OOl) surface at high temperatures/A. Ontake et al.//Appl. Surf. Sci. -2003. -V. 212-213. -P. 146-150.

42. On STM imaging of GaAs(001)-(nx6) surface reconstructions: Does the (6x6) structure exists?/ Hai Xua et al. //Surf. Sci. -2002. -V. 513,1. 2. -P. 249255.

43. Hirichi Y. Surface structure transitions on InAs abd GaAs(OOl) surfaces/ Y. Hirichi, H. Yoshiji// Phys. Rev. B. -1995. -V. 51, № 15. -P.9836-9854.

44. Seino K. Structure and energetics of Ga-rich GaAs(OOl) surfaces/K. Seino, W.G. Schmidt// Surf. Sci. -2002. -V. 510. -P. 406-410.

45. Schmidt W.G. GaAs(OOl) surface reconstructions: geometries, chemical bonding and optical properties/ W.G. Schmidt, F. Bechstedt, J. Bernholc// Appl. Surf. Sci. -2002. -V. 190,1. 1-4. -P.264-268.

46. Itoa T. Systematic theoretical investigations of adsorption behavior on the GaAs(001)-c(4x4) surface/ T. Itoa, K. Tsutsumidaa, K. Nakamuraa// Appl. Surf. Sci. -2004. -V. 237,1. 1-4. -P. 194-199.

47. Nagashima A. Surface structure of GaAs(001)-C(4x4), studied by LEED intensity analysis/ A. Nagashima, A. Nishimura, T. Kawakami// Surf. Sci. 2004. -V. 564,1. 1-3.-P.218-224.

48. Hiroki S. Determinations of surface structures of GaAs-(2x4) As-rich phase/ S. Hiroki, S. Masanori // Phys. Rev. B. -1995. -V. 51, № 7. -P.4200-4212.

49. Hiroki S. Fabrication of rectangular holes along (2x4) unit cells on GaAs(OOl) reconstructed surface with a scanning tunneling microscope/ S. Hiroki, S. Masanori, T. Masafumi// Jap. J. Appl. Phys. Pt.2. -1995. V. 34, № 6B. -P.727-729.

50. Y. Hirota. Scanning tunneling microscopy studying of GaAs(OOl) surface prepared by deoxygenated and de-ionized water treatment/ Y. Hirota, T. Fukuda// Appl. Phys. Lett. -1995. -V.66, №21. -P.2837-2839.

51. STM/nc-AFM investigation of (nx6) reconstructed GaAs(OOl) surface/B. Such et al.// Surf. Sci. -2003. -V.530,1. 3. -P.149-154.

52. Pashley M.D. Electron counting model and its application to islands structures on molecular beam epitaxy grown GaAs(OOl) and ZnSe(OOl)/ M.D. Pashley//Phys. Rev. В. -1989,- V. 40, № 15.- P.10481-10487,.

53. Pashley M.D. Control of the Fermi-level position on the GaAs(100) surface: Se passivation/.M.D. Pashley, D. Li// J.Vac.Sci.&Technol.A. -1994. -V. 12,- 1848-1854.

54. Li D. Interaction of selenium with the GaAs(001)-(2r-4)/c(2r-8) surface studied by scanning tunneling microscopy/ D. Li, M.D. Pashley// Phys. Rev. В.- 1994.-V. 49.-P. 13643-13649.

55. Work function changes of GaAs surface induced by Se treatment/ S. Suzuki et al.// Jpn. J. Appl. Phys. -1999. -V. 38. -P. 5847-5850.

56. Gundel S. First principles simulation of Se and Те adsorbed on GaAs(001)/S. Gundel, W. Faschinger// Phys. Rev. B. -1999. -V. 59, № 8. -P. 56025611.

57. Ohno T. Passivation of GaAs(OOl) surface by chalcogen atoms (S, Se and Те)/ Т. Ohno// Surface Science. -1991.- V. 386,1. 3. -P. 225- 229.

58. Szcsa B. Chalcogen passivation of GaAs(lOO) surface: theoretical study/ B. Szcsa, Z. Hajnala, Th. Frauenheima// Appl. Surf. Sci. -2003. -V.212-213. -P. 861-865.

59. Biegelsen D.K. Selenium and tellurium terminated GaAs(100) surfaces observed by scanning tunneling microscopy/D.K. Biegelsen, R.D. Bringans, J.E. Nothrup// Phys. Rev. B. -1994. -V. 49, № 8. -P. 5424 5428.

60. Erico T. Sano. Adsorption on (001) GaAs under various As4 pressure/Erico T. Sano, Yoshiji Horikoshi// Jpn. J. Appl. Phys.Pt.2. -1993. -V. 32, № 5A. -P.L.641-L644.

61. Shigekawa H. Selenium treated GaAs(001)-2x3 surface studied by scanning tunneling microscopy/ H. Shigekawa, H. Oigawa, K. Miyake// Appl. Phys. Lett. -1994. -V.65, № 5. -P. 607-609.

62. Bringans R.D. Scanning Tunneling Microscopy Studies of Semiconductor Surface Passivation / R.D. Bringans, D.K. Biegelsen , J.E. Nothrup// Jpn. J. Appl. Phys. -1993. -V.32, №3B. -P.1484-1492.

63. Li D. Reconstruction structure at Ga2Se3/GaAs epitaxial interface/ D. Li, Y. Nakamura, N. Otsuka// J.Cryst.Growth. -1991, №.111. -P. 1038-1042.

64. Tamotsu O. Control of Arrangement of Native Gallium Vacancies in Ga2Se3 on (100)GaAs by Molecular Beam Epitaxy/O. Tamotsu, T. Tsuyoshi, Y. Akira// Jpn. J. Appl. Phys. Pt.l. -1995.-V.34, № 11. -P. 5984-5988.

65. Reflection high-energy electron diffraction and photoemission spectroscopy study of GaAs(OOl) surface, modified by Se adsorption/ T. Smireca et al.// Phys. Rev. B. -1992.-V. 45.-P. 8498-8505.

66. Takatani S. Reflection high-energy electron diffraction and photoemission spectroscopy study of GaAs (001) surface modified by Se adsorption/ S. Takatani, T. Kikawa, M. Nakazawa// Phys. Rev. B. -1992. -V. 45, N. 15. -P.8498- 8505.

67. Kampen T.U. Surface properties of chalcogen passivated GaAs(100)/T.U. Kampen, D.R.T. Zahn, W. Braun// Appl. Surf. Sci. -2003. -V. 212-213.-P.850-855.

68. Gundel S. An ab initio study of Se-reacted GaAs(OOl) surfaces/ S. Gundel, W. Spahn, W. Faschinger// J. Cryst. Growth. 1998. -V. 184-185. -P.80-84.

69. Пассивация поверхности GaAs (100) халькогенидами галлия Ain2Bv3(l 10)/ Б.И. Сысоев и др. // ФТП,- 1995. -Т. 29, №1. -С. 24-32.

70. Sandroff C.J. Pramatic enhancement in the gain of a GaAs/GaAlAs heterostructure bipolar transistor by surface chemical passivation/ C.J. Sandroff, R.N .Nottenburg, J.C. Bischoff// Appl. Phys. Lett. -1987. -V. 51, N 1. -P.33-35.

71. Yablonovich E. Nearly ideal electronic properties of sulfide coated GaAs surfaces/ E. Yablonovich, C.J Sandroff., R. Bhat// Appl.Phys.Lett. -1987.-V. 51, N6. -P. 439-441.

72. Sandroff C.J.Electronic passivation of GaAs surfaces through the formation of arsenic-sulfur bands/ C.J Sandroff., M.S. Heyde, L.A. Farrow// Appl. Phys. Lett. -1989. -V. 54, N 4. -P. 362-364.

73. Carpenter M.S. Effect of Na2S and (NH4)2S edge passivation treatments on the dock current voltage characteristics of GaAs pn diodes/ M.S. Carpenter, M.R. Melloch//Appl. Phys. Lett. -1988-V. 52.-P. 2157-2159.

74. Carpenter M.S. Schottky barrier formation on (NH4) S2-treated n- and p-type (100) GaAs/ M.S.Carpenter, M.R. Melloch, Т.Е. Dungan // Appl. Phys. Lett. -1988. V. 53, № 1. -P.66-68.

75. Min-Gu Kang. Surface preparation and effective contact formation for GaAs surface/ Min-Gu Kang, Hyung-Ho ParkII Vacuum. -2002. -V.67,1.1. -P.91-100.

76. Бессолов В.Н. Пассивация GaAs в спиртовых растворах сульфида аммония/ В.Н. Бессолов, Е.В. Коненкова, М.В. Лебедев, D.R.T. Zahn/ ФТП. -1997. -Т. 31, №11. -С.1350-1356.

77. Бессолов В.Н. Сравнение эффективности пассивации GaAs из растворов сульфидов натрия и аммония/В.Н. Бессолов, Е.В. Коненкова, М.В. Лебедев//ФТТ. -1997. -Т. 39, №1. -С.63-66.

78. Konenkova E.V. Modification of GaAs(lOO) and GaN(OOOl) surfaces by treatment in alcoholic sulfide solution/ E.V. Konenkova// Vacuum. -2002. -V.67,1.1. -P.43-52.3 5

79. Сульфидная пассивация поверхности полупроводников А В : роль заряда иона серы и реакционного потенциала раствора/ В.Н. Бессолов и др. //ЖТФ. -1998. -Т. 68, №8. -С. 116-119.

80. Л-Wan Kim. A study on the structural distribution of Se-passivated GaAs surface/ Л-Wan Kim, Seung-Hoon Sa, Min-Gu Kang// Thin Solid Films. -1998. -V.332,1.1-2. -P. 305-311.

81. Seung-Hoon Sa. The comparative analysis of S and Se in an (NH4)2(S,Se)l,08-treated GaAs(lOO) surface/ Seung-Hoon Sa, Min-Gu Kang, Hyung-Ho Park // Surface and Coating Technology. -1998. -V. 100-101. -P. 222228.

82. Belkovich S. GaAs surface chemical passivation by (NH4)2S+Se and effect of annealing treatment/ S. Belkovich, C. Aktik, H. Xu// Solid-State Electronics. -1996. -V. 39,1.4. -P.507-510.

83. Meskinis S. Effect of selenious acid treatment on GaAs Schottky contacts/ S. Meskinis, S. Smetona, G. Balcaitis// Sem. Sci. Technol. 1999. -V. 14. -P. 168-172.

84. Effect of SeS2 treatment on the surface modification of GaAs and adhesive wafer bonding of GaAs with Silicon/ P. Premchander et al.// J. Cryst. Growth. -2004. -V. 263,1. 1-4. -P. 454-458.

85. Waldrop J. Influence of S and Se on the Shottky-barrier height and interface chemistry on Au contacts/ J. Waldrop// J. Vac. Sci. Technol. B.-1985.-V. 3,1.4.-P. 1197-1985.

86. Islam А. В. M. 0. Passivation of GaAs surface by GaS/ А. В. M. 0. Islam, T. Tambo, C. Tatsuyama// Vacuum. -2000. -V. 59,1.4.-P.894-899.

87. Scimeca T. Surface chemical bonding of selenium-treated GaAs(lll)A, (100) and (lll)B/ T. Scimeca, Y. Watanabe, R. Berrigan.// Phys. Rev. В.-1992. -V. 46, 10201-10206.

88. Chambers S.A. Structure, chemistry and band bending at Se-passivated GaAs(OOl) surface/ S.A. Chambers, V.S. Sundaram// Appl. Phys. Lett. -1990. -V. 57,1.22. -P.2342-2344.

89. Massies J. Monocrystalline aluminum ohmic contact to n-GaAs by H2S adsorption/ J. Massies, J. Chaplart, M. Laviron// Appl. Phys. Lett. -1981. -V. 38, №9. -P. 693-695.

90. Feng P.X. Surface and bulk properties of GaAs(OOl) treated by Se layers/ P.X. Feng, J.D. Riley, R.G.G.Leckty// Surf. Sci. -2000. -V.468. -P. 109121.

91. Feng P.X. Surface, interface and bulk properties of GaAs(lll)B treated by Se layers/ P.X. Feng, J.D. Riley, R.G.G. Leckty// J. Phys. D: Appl. Phys.-2001.-V.34. -P.678-682.

92. Сысоев Б.И. Барьеры Шоттки на GaAs, предварительно обработанном в парах селена/ Б.И. Сысоев, В.Д. Стрыгин, Г. И Котов.// Письма в ЖТФ. -1990. -Т. 16, № 9. -С. 22-26.

93. Formation of a Me/GaAs heterocontact with an intermediate layer of gallium selenide/ B.I. Sysoev et al.// Phis. Stat. Sol.(a). 1992. V.129. -P.207-212.

94. Электронные состояния в приповерхностной области арсенида галлия, обработанной в парах селена с мышьяком / Н. Н. Безрядин и др.// ФТП. -1999. -Т. 33, №. 6. -С. 79-81.

95. Леденцов Н.Н. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры/ Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, В.А. Щукин/ ФТП. -1998. -Т. 32, № 4. -С. 385-410.

96. Goldstein L. Growth by molecular beam epitaxy and characterization of InAs/GaAs strained-layer superlattices/ L. Goldstein, F. Glas, J.Y. Marzin// Appl. Phys. Lett.-1985.-V. 47.-P. 1099-1105.

97. Bimberg D. Quantum Dots Heterostructures/ D. Bimberg, M. Grundmann, N.N. Ledentsov. -John Willey & Sons, Baffins Line, Chichester, 1999.

98. Ruvimov S.S. Structural characterization of (In, Ga)As quantumn dots in GaAs matrix/ S.S. Ruvimov, P. Werner, K. Scheerschmidt// Phys. Rev. В.- 1995.-V.51.-P. 14766-14769.

99. Zou J. Transmission electron microscopy study of InxGaixAs quantum dots on a GaAs(OOl) substrate/ J. Zou, X. Z. Liao, and D. J. H. Cockayne// Phys. Rev. В.- 1999. -V. 59, № 19,- P. 12279-12282.

100. Marquez J. Atomically resolved structure of InAs/GaAs quantumn dots//J. Marquez, L. Geelhaar, and K. Jacobi// Appl.Phys.Lett. -2001.- V. 78. -P. 2309-2314.

101. Черкашин H.A. Управление параметрами массивов квантовых точек InAs-GaAs в режиме роста Странского-Крастанова/ Н.А. Черкашин, М.В. Максимов, А.Г. Макаров// ФТП. -2003. -Т. 37, № 7. -С. 890-895.

102. Heun S. Valence band alignment and work function of heteroepitaxial nanocrystals on GaAs(OOl)/ S. Heun, Y. Watanabe, B. Ressel// J. Vac. Sci. Tecnol. B. -2001. -V. 19, №6. -P. 2057-2062.

103. Yamaguchi Koichi. Self-assembled InAs quantum dots on GaSb/GaAs (001) layers by molecular beam epitaxy/ Koichi Yamaguchi, Toru Kanto// J. Cryst. Growth. -2005. -V. 275,1. 1-2. P. e2269-e2273.

104. Устинов В.М. Технология получения и возможности управления характеристиками структур с квантовыми точками/ В.М. Устинов// ФТП.-2004. -Т. 38, №8. -С. 963-970.

105. Винокуров Д.А. Самоорганизующиеся наноразмерные кластеры InP в матрице InGaP/GaAs и InAs в матрице InGaAs/InP/ Д.А. Винокуров, В.А. Капитонов, О.В. Коваленков// ФТП. -1999. -Т. 38, № 7. С. 858-862.

106. Timm R. Formation and atomic structure of GaSb nanostructures in GaAs studied by cross-sectional scanning tunneling microscopy/ R. Timm, J. Grabowski, H. Eisele//Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. -2005.-V. 26,1. 1-4. -P.231-235.

107. Motlan. Growth optimization of GaSb/GaAs self-assembled quantum dots grown by MOCVD/ Motlan, E. M. Goldys, T. L. Tansley// J. Cryst. Growth. -2002. -V. 236,1. 4. -P. 621-626.

108. Silveira J. P.,Surface stress effects during MBE growth of III-V semiconductor nanostructures/ J. P. Silveira, J. M. Garcia and F. Briones// J. Cryst. Growth. 2001. -V. 227-228. -P. 995-999.

109. Chao Jiang. Controlling anisotropy of GaSb(As)/GaAs quantum dots by self-assembled molecular beam epitaxy/ Chao Jiang, Hiroyuki Sakaki// Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. -2006. -V. 32,1. 1-2.- P. 17-20.

110. Leea H.S. Formation mode of self-assembled CdTe quantum dots directly grown on GaAs substrates/ H.S. Leea, H.L. Parka and T.W. Kimb// J. Cryst. Growth. 2006. -V. 291,1. 2. -P. 442-447.

111. Контролируемое травление эпитаксиальных слоев GaAs и твердых растворов Ga.xAlxAs и его применение в интегральной оптике/ Ж.И. Алферов и др] // ЖТФ. -1975. -Т. 45, Вып. 12. -С. 2602-2606.

112. Луфт Б.Д. Физико-химические методы обработки поверхности полупроводников/ Под ред. Б.Д. Луфт.- М.: Радио и связь, 1982. 136с.

113. Piotrowska A. Methods of surface preparation for some A3B5 semiconductor compounds// A. Piotrowska, E. Kaminska, A. M. Kaminska// Electron Technol. -1984. -V. 14, № 1-2. -P. 3-24.

114. Антюшин В.Ф. Химическое травление полярных плоскостей арсенида галлия в сернокислом травителе// В.Ф. Антюшин, Т.А. Кузьменко,

115. В.Д. Стрыгин// Полупроводниковая электроника: Межвузовский сборник научных трудов. Воронеж: ВГПИ. -1985. С. 11-15.

116. Baruchka I. Chemical etching of (100) GaAs in a sulphuric acid-hydrogen peroxide-water system/ I. Baruchka, I. Zubel// J. of Mater. Sci. -1987. -V. 22, №4. -P. 1299-1304.

117. Saletes A. Morphology of GaAs and InP(OOl) substrates after different preparation procedures prior to epitaxial growth/ A. Saletes, P. Turco, J. Massies// J. Electrochem. Soc.-1988. -V. 135, № 2. -P. 504-509.

118. Chemical etching of {111} surfaces of GaAs crystals in H2SO4-H2O2-H20 system// S. Sugawara, K. Saito, J. YamauchИ/ Jpn. J. Appl. Phys. -2001. -V. 40. P. 1, № 12. -P. 6792-6796.

119. Образование наноостровков и пленок селенида галлия на поверхности GaAs, обработанной в парах селена/ Н.Н. Безрядин, . А.А. Стародубцев и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. -2004.-Т. 6, №3. С. 225-228.

120. Компьютерные технологии для обработки физического эксперимента/ Н.Н. Безрядин и др.// Современные проблемы механики и прикладной математики. Сборник трудов международной школы-семинара.-Воронеж, 2005.-Ч.1.-С. 48.

121. ASTM Diffraction Date Card File (1959), cards No. 14-450, 20-437,5.735.

122. Формирование наноструктур в системе Ga2Se3/ GaAs/ Н.Н. Безрядин, . А.А. Стародубцев и др.// ФТП. 2005. - Т. 39, вып. 9. - С. 10251029.

123. Brillson L.J. Metal-Semiconductor Contacts: Electronic Structure of the Interface / L.J. Brillson // Comments Cond. Mat. Phys. 1989. V.14, №.6. P. 311-342.

124. Зи C.M. Физика полупроводниковых приборов: в 2-х книгах. Кн.1. Пер. с англ./ С.М. Зи. М.: Мир, 1984.- 456 с.

125. Бормонтов Е.Н. Физика и метрология МДП-структур: Учебное пособие/ Е.Н. Бормонтов-Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1997.- 184 с.

126. Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов/ Г.Е. Пикус,- М.: Наука, 1965.

127. Drummond T.J. Schottky barriers on GaAs: Screened pinnig at defect levels/ T.J. Drummond//Phys. Rev. B. -1999. -V.59, № 12.-P.8182-8194.

128. Woods N.J. On the contribution of recombination currents in Shottky barrier diodes / N.J. Woods, S. Hall // Semicond. Sci. Technol. -1994. -V.9. -P. 2295-2297.

129. Vitturo R.E. Interface states and Schottky barrier formation at metal/GaAs junctions/ R.E. Vitturo, C. Mailhiot, J.L. Shaw, L.J., etc // J. Vac. Sci. Technol. A. -1989. -V.7, №3. -P.815-860.

130. Литвинова М.Б. Влияние примесей на излучательную рекомбинацию через центры EL2 в монокристаллах арсенида галлия/ М.Б. Литвинова// ФТП. -2004. -Т.38, №1. -С.44-48.

131. Ruini A. Effects of interface morphology on Schottky-barrier heights: A case study on Al/GaAs(001)/ A. Ruini, R. Resta, S. Baroni // Phys. Rev. B.-1997. -V.56, № 23. -РЛ4921-14924.

132. GaAs(l 10) surface/ W. Newman// Phys. Rev. B. -1986. -V.33, №2. -P. 1146-1158.

133. Talin A.A. Nanometer-resolved spatial variations in the Schottky barrier height of a Au/ n- type GaAs diode/ A.A. Talin, R.S. Williams, B.A. Morgan // Phys. Rev. B. -1994. -V. 49, № 23. -P. 16474-16479.

134. Альперович В.Л. Поиск оптимальных условий получения атомно-гладких поверхностей GaAs(lOO)/ В.Л. Альперович, Н.С. Рудая, Д.В. Щеглов, и др. // Тезисы докладов VII Российской конференции по физике полупроводников.-М.-2005.- С. 150.

135. Tereschenko О.Е. Atomic structure and electronic properties of HC1-isopropanol treated and vacuum annealed GaAs(lOO) O.E. Tereschenko, S.I. Chikichev, A.S. Terekhov// Appl. Surf. Sci.-1999.- V.142.-P. 75-80.